CA2736917C - Processing of radionavigation signals using a wide-lane combination - Google Patents

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Abstract

Un procédé de traitement de signaux de radionavigation provenant de satellites diffusant des signaux de radionavigation sur au moins deux fréquences distinctes, comprend - réception des signaux pour chaque satellite, réalisation, pour chaque satellite, de mesures non différentiées de code et de phase (10), détermination d'ambiguïtés widelane de manière cohérente sur l'ensemble de satellites (12, 13, 14) en utilisant des biais widelane associés aux satellites, reçus d'un système de référence, et géopositionnement du récepteur à l'aide des mesures de code et de phase et des ambiguïtés widelane cohérentes (16, 18). Le géopositionnement comprend, pour chaque satellite, la détermination (16) d'une pseudo-distance au moyen d'une combinaison iono-free des mesures de code et de la différence des mesures phase, compensée de l'ambiguïté widelane, cette combinaison iono-free étant optimisée en bruit. Pour déterminer la pseudo-distance, des valeurs d'horloge de satellite associées à la combinaison iono-free sont reçus du système de référence.A method of processing radionavigation signals from satellites broadcasting radionavigation signals on at least two distinct frequencies, comprising - receiving signals for each satellite, producing, for each satellite, undifferentiated code and phase measurements (10) , determining widelane ambiguities in a coherent manner over the set of satellites (12, 13, 14) using widelane bias associated with the satellites, received from a reference system, and receiving the receiver using the measurements of code and phase and consistent widelane ambiguities (16, 18). The derivation includes, for each satellite, the determination (16) of a pseudo-distance by means of a combination iono-free of the measurements of code and the difference of the phase measurements, compensated for the ambiguity widelane, this iono combination -free being optimized for noise. To determine the pseudo-range, satellite clock values associated with the iono-free combination are received from the reference system.

Description

TRAITEMENT DE SIGNAUX DE RADIONAVIGATION UTILISANT UNE
COMBINAISON WIDELANE

Domaine technique [0001] La présente invention concerne le domaine des systèmes de radionavigation ou de positionnement par satellite, en particulier un procédé
de traitement des signaux de radionavigation émis par des satellites d'un tel système.

Etat de la technique
PROCESSING OF RADIONAVIGATION SIGNALS USING A
COMBINATION WIDELANE

Technical area The present invention relates to the field of systems of radionavigation or satellite positioning, in particular a method of of processing of the radionavigation signals emitted by satellites of such system.

State of the art

[0002] Les systèmes de positionnement par satellite comme GPS (Global Positioning System), Galileo, GLONASS, QZSS, Compass, IRNSS et autres utilisent des signaux de radionavigation modulés appelés en spectre étalé .
Ces signaux véhiculent essentiellement des codes pseudo-aléatoires formés de séquences numériques se répétant périodiquement, dont la fonction principale est de permettre un Accès Multiple à Répartition de Code (AMRC) et la fourniture d'une mesure du temps de propagation du signal émis par le satellite.
Accessoirement, les signaux de radionavigation peuvent aussi transporter une charge utile.
[0002] Satellite positioning systems such as GPS (Global Positioning System), Galileo, GLONASS, QZSS, Compass, IRNSS and others use modulated radionavigation signals called spread spectrum.
These signals essentially convey pseudo-random codes formed of Periodically repeated digital sequences, the main function of which is to allow Code Division Multiple Access (CDMA) and the providing a measure of the propagation time of the signal emitted by the satellite.
Incidentally, radionavigation signals may also carry a payload.

[0003] Les signaux de radionavigation sont formés par modulation des fréquences centrales (porteuses). Dans le cas de GPS, les signaux de radionavigation sont transmis dans les bandes de fréquences L1, centrée sur 1575,42 MHz et L2, centrée sur 1227,6 MHz. Au cours de la modernisation de GPS, la bande L5, centrée sur 1176,45 MHz sera ajoutée. Les satellites de la constellation Galileo transmettront dans les bandes E2-L1-E1 (la portion de bande médiane L1 étant la même que celle du GPS), E5a (qui, selon la nomenclature Galileo, représente la bande L5 prévue pour le GPS), E5b (centrée sur 1207,14 MHz) et E6 (centrée sur 1278,75 MHz). [0003] The radionavigation signals are formed by modulation of the central frequencies (carriers). In the case of GPS, the signals of radionavigation are transmitted in the L1 frequency bands, centered on 1575.42 MHz and L2, centered on 1227.6 MHz. During the modernization of GPS, the L5 band, centered on 1176.45 MHz will be added. The satellites of the Galileo constellation will transmit in bands E2-L1-E1 (the portion of median band L1 being the same as that of the GPS), E5a (which, according to the Galileo nomenclature, represents the L5 band provided for GPS), E5b (centered on 1207.14 MHz) and E6 (centered on 1278.75 MHz).

[0004] Les mesures élémentaires que peut effectuer un récepteur comprennent les mesures de code et les mesures de phase de porteuse. Ces mesures élémentaires peuvent évidemment être combinées entre elles. Les mesures de code sont typiquement d'une précision métrique tandis que les mesure de phase sont d'une précision de quelques mm. Or les mesures de phase présentent le désavantage qu'elles ne livrent que la partie fractionnaire de la différence de phase de la porteuse entre l'émission par le satellite et le récepteur. Les mesures de phase sont donc ambiguës dans le sens que le nombre de cycles entiers entre le satellite et le récepteur est inconnu au départ.
Afin de pouvoir bénéficier de la précision des mesures de phase, un récepteur doit résoudre les ambiguïtés dont elles sont entachées.
The basic measures that can perform a receiver include code measurements and carrier phase measurements. These elementary measures can obviously be combined with each other. The code measurements are typically metric accurate while the phase measurement are accurate to a few mm. However, the measures phase have the disadvantage that they deliver only the part fractional of the phase difference of the carrier between the transmission by the satellite and the receiver. The phase measurements are therefore ambiguous in the sense that the number of complete cycles between the satellite and the receiver is unknown at departure.
In order to benefit from the precision of the phase measurements, a receiver must resolve the ambiguities with which they are tainted.

[0005] La résolution des ambiguïtés de phase est couramment effectuée par différentiation des mesures de phase (simple ou double différentiation) entre satellites et/ou entre récepteurs. Cette technique de différentiation permet d'éliminer des causes d'erreur (non modélisées) communes à plusieurs mesures, et permet ainsi de faire apparaître une information entière, dont la prise en compte améliore encore les performances. Cependant, cette information entière consiste en des différences d'une ou plusieurs ambiguïtés de phase élémentaires et ne permet pas, en général, de remonter aux ambiguïtés de phase élémentaires.

Objet de l'invention
[0005] The resolution of phase ambiguities is commonly carried out by differentiation of phase measurements (single or double differentiation) between satellites and / or between receivers. This differentiation technique allows eliminate (un-modeled) causes of error common to many measures, and thus makes it possible to display an entire piece of information, the taking into account further improves performance. However, this whole information consists of differences of one or more ambiguities basic phase and does not, in general, make it possible to trace basic phase ambiguities.

Object of the invention

[0006] La présente invention a pour objet de proposer un procédé de traitement de signaux de radionavigation, à l'aide duquel un récepteur GNSS
(de Global Navigation Satellite System - abréviation utilisée ici pour désigner un système de navigation satellitaire fournissant une couverture globale de géopositionnement) peut augmenter la précision de la solution de positionnement.

Description générale de l'invention
The present invention aims to propose a method of radionavigation signal processing, using a GNSS receiver (Global Navigation Satellite System - abbreviation used here for designate a satellite navigation system providing coverage overall picture) can increase the accuracy of the solution of positioning.

General description of the invention

[0007] Dans la suite, on présuppose un ensemble de satellites (par exemple les satellites d'une constellation de satellites de radionavigation qui sont visibles depuis le lieu géographique où se trouve le récepteur ou une partie de ceux-ci), dont les satellites émettent chacun au moins deux signaux de radionavigation dans des bandes de fréquence distinctes. Chaque satellite émet donc au moins un premier signal de radionavigation sur une première fréquence et un deuxième signal de radionavigation sur une deuxième fréquence distincte de la première. Le récepteur qui doit fixer sa position géographique reçoit les premier et deuxième signaux pour chaque satellite de l'ensemble considéré et effectue, aussi pour chaque satellite de l'ensemble, des mesures non différentiées de code et de phase de ces signaux. On note ici que le terme mesure non différentiée est utilisé dans ce contexte pour désigner une mesure élémentaire, qui n'est différentiée ni entre satellites ni entre récepteurs. Il est bien connu que les mesures de phase présentent chacune une ambiguïté entière à priori inconnue. Il en résulte que pour chaque satellite, la combinaison widelane des mesures de phase des premier et deuxième signaux présente aussi une ambiguïté entière à priori inconnue. Cette ambiguïté peut s'exprimer en cycles de la fréquence de différence des première et deuxième fréquences et est nommée ci-après première ambiguïté widelane (pour la distinguer d'une ou de plusieurs éventuelles autres ambiguïtés widelane survenant lorsqu'il y a plus de deux bandes de fréquences dans lesquelles les satellites émettent des signaux de radionavigation). Il faut noter aussi que pour chaque satellite de l'ensemble considéré l'on a une première ambiguïté widelane associée à ce satellite. In the following, we presuppose a set of satellites (for example the satellites of a constellation of radionavigation satellites that are visible from the geographical location of the receiver or a part of it of them), the satellites of which each emit at least two radionavigation in separate frequency bands. Each satellite therefore emits at least a first radionavigation signal on a first frequency and a second radionavigation signal on a second frequency distinct from the first. The receiver who must fix his position geographical area receives the first and second signals for each the whole considered and performs, also for each satellite of the whole, of the undifferentiated code and phase measurements of these signals. We note here that the term non-differentiated measure is used in this context to designate elementary measure, which is neither differentiated between satellites nor between receptors. It is well known that phase measurements present each an entire ambiguity a priori unknown. As a result, for each satellite, the widelane combination of phase measurements of the first and second signals also presents an entire ambiguity that is, in principle, unknown. This ambiguity can be expressed in cycles of the difference frequency of the first and second frequencies and is hereinafter named first ambiguity widelane (to distinguish it from one or more possible other ambiguities widelane occurring when there are more than two frequency bands in which satellites emit radionavigation signals). It is necessary to note also that for each satellite of the set considered we have a first ambiguity widelane associated with this satellite.

[0008] Selon l'invention, le procédé de traitement des signaux de radionavigation comprend en outre l'étape de déterminer les premières ambiguïtés widelane de manière cohérente sur l'ensemble de satellites. Le récepteur devant fixer sa position utilise, dans cette étape, des biais widelane, reçus d'un système de référence, associés aux satellites de l'ensemble de satellites. Le procédé comprend aussi l'étape de fixer ensuite la position du récepteur à l'aide des mesures de code et de phase premiers et deuxièmes signaux reçus ainsi que du jeu de premières ambiguïtés widelane déterminés de manière cohérente. L'action de fixer la position du récepteur comprend, pour chaque satellite de l'ensemble, la détermination d'une pseudo-distance au moyen d'une combinaison iono-free, optimisée en termes de bruit, des mesures de code et de la différence des mesures phase des premier et deuxième signaux, compensée de l'ambiguïté widelane. La détermination de la pseudo-distance reposant en outre sur des valeurs d'horloge de satellite, reçus d'un système de référence, associées à la combinaison iono-free. La combinaison iono-free est prédéterminée au sens que les coefficients des différents termes de la combinaison sont connus du côté du système de référence - la connaissance au niveau du système de référence des coefficients étant nécessaire pour que le système de référence puisse transmettre au récepteur les valeurs d'horloge de satellite associées à la combinaison optimale, à la cadence nécessaire. Les coefficients de la combinaison optimisée peuvent être convenus à l'avance entre le récepteur et le système de référence ou être fixés une fois pour toutes pour l'ensemble des satellites. Les valeurs numériques de ces coefficients sont de préférence choisies en fonction des caractéristiques de bruit des signaux de radionavigation. According to the invention, the signal processing method of radionavigation also includes the step of determining the first ambiguities widelane consistently across the set of satellites. The receiver to fix its position uses, in this step, biases wide-lane, received from a reference system, associated with the satellites of the set of satellites. The method also includes the step of subsequently setting the position of the receiver using first and second code and phase measurements signals received as well as the set of first ambiguities widelane determined coherently. The action of setting the position of the receiver comprises, for each satellite of the set, determining a pseudo-distance to iono-free combination, optimized in terms of noise, measurements of code and the difference of phase measures of the first and second signals, compensated for the ambiguity widelane. The determination of the pseudo distance also based on satellite clock values received from a reference system, associated with the iono-free combination. The combination iono-free is predetermined in the sense that the coefficients of the different terms of the combination are known from the reference system side - the knowledge at the level of the reference system of the coefficients being necessary for the reference system to transmit to the receiver the satellite clock values associated with the optimal combination, the cadence necessary. The coefficients of the optimized combination can be agreed in advance between the receiver and the reference system or be fixed once and for all for all satellites. The numerical values of these coefficients are preferably chosen according to the characteristics of noise from radionavigation signals.

[0009] Il sera apprécié que le procédé selon l'invention permet de s'affranchir de résolutions complexes en réseau pour identifier une partie des ambiguïtés élémentaires. La conséquence de la connaissance du jeu d'ambiguïtés widelane entières cohérentes est qu'on dispose directement au niveau récepteur d'une nouvelle observable non ambiguë (à savoir la différence entre les mesures de phase, compensée de l'ambiguïté widelane) en plus des deux mesures de code sur chaque fréquence. Une analyse des combinaisons de ces trois observables montre qu'il est possible de construire alors une combinaison donnant une pseudo-distance corrigée des effets ionosphériques (donc iono-free ) moins bruitée que les combinaisons utilisant uniquement les mesures de code. De plus, cette combinaison elle est moins sensible aux multi-trajets du fait qu'elle repose sur des mesures de phase. It will be appreciated that the method according to the invention makes it possible to overcome complex network resolutions to identify some of the ambiguities elementary. The consequence of knowing the ambiguity game whole coherent widelane is that one disposes directly at the level receptor of a new unambiguous observable (ie the difference between phase measurements, compensated for ambiguity widelane) in addition to both code measurements on each frequency. An analysis of the combinations of these three observables shows that it is possible to build then a combination giving a corrected pseudo-distance of the ionospheric effects (therefore iono-free) less noisy than combinations using only code. Moreover, this combination is less sensitive to the multipaths of the made that it is based on phase measurements.

[0010] On peut généraliser le procédé pour des systèmes avec plus de fréquences, par exemple dans le cas de Galileo. Pour un système tri-fréquence, on pourra bloquer deux combinaisons widelane, et on disposera alors de cinq observables indépendantes (c.-à-d. deux combinaisons widelane et trois mesures de code) présentant des caractéristiques de bruit et de contributions ionosphériques assez différentes. Dans le cas tri-fréquence, chaque satellite de l'ensemble considéré émet un troisième signal de radionavigation sur une troisième fréquence distincte des première et deuxième fréquences.
Optionnellement le procédé comprend donc, au niveau du récepteur et pour chaque satellite de l'ensemble, la réception du troisième signal ainsi que l'action d'effectuer des mesures non différentiées de code et de phase du troisième signal reçu. Comme la mesure de phase du troisième signal présente aussi une ambiguïté entière à priori inconnue, la combinaison widelane des mesures de 5 phase des premier et troisième signaux présente une deuxième ambiguïté
widelane entière à priori inconnue. (Notons que la combinaison widelane des mesures de phase des deuxième et troisième signaux présente aussi une ambiguïté widelane entière à priori inconnue mais que ce cas ne nécessite pas de discussion séparée puisqu'il suffit d'intervertir les dénominations des premiers et deuxièmes signaux.) Le récepteur détermine alors un jeu de deuxièmes ambiguïtés widelane cohérentes sur l'ensemble de satellites de sorte que l'action de fixer la position du récepteur repose aussi sur les mesures de code et de phase des troisièmes signaux ainsi que des deuxièmes ambiguïtés widelane déterminés de manière cohérente sur l'ensemble de satellites.
[0010] The method can be generalized for systems with more than frequencies, for example in the case of Galileo. For a tri-frequency system, we can block two widelane combinations, and we will then have five independent observables (ie two widelane combinations and three code measurements) with noise and contribution characteristics rather different ionospheres. In the tri-frequency case, each satellite of the set considered emits a third radionavigation signal on a third distinct frequency of the first and second frequencies.
Optionally, the method therefore comprises, at the level of the receiver and for each satellite of the set, receiving the third signal as well as the action to perform undifferentiated code and phase measurements of the third received signal. Since the phase measurement of the third signal also has a entire ambiguity a priori unknown, the widelane combination of 5 phase of the first and third signals presents a second ambiguity widelane entirely unknown. (Note that the widelane combination of phase measurements of the second and third signals also presents a ambiguity widelane entire unknown a priori but that this case does not require separate discussion since it is sufficient to swap the names of the first and second signals.) The receiver then determines a set of second consistent widelane ambiguities on the set of satellites of so that the action of setting the position of the receiver also relies on the measures of code and phase of the third and second signals ambiguities widelane determined consistently across the entire satellites.

[0011] Comme indiqué ci-dessus, la détermination des premières et/ou deuxièmes ambiguïtés widelane de manière cohérente sur l'ensemble de satellites comprend la réception de biais widelane associés aux satellites de la part d'un système de référence (p.ex. un réseau de récepteurs de référence géographiquement fixes). As indicated above, the determination of the first and / or second ambiguities widelane consistently across the entire satellites includes the reception of widelane bias associated with the satellites of the part of a reference system (eg a network of reference receivers geographically fixed).

[0012] Avantageusement, le récepteur calcule une valeur estimée de la première ambiguïté widelane, pour chaque satellite de l'ensemble de satellites, selon l'équation :

11 - (Pz - 2yê -Lz) - (P -2ê
-L~) xz Où

1 / désigne cette valeur estimée de la première ambiguïté widelane, Pl et P2 les mesures de code des premier et deuxième signaux, respectivement, L, et L2 les mesures de phase des premier et deuxième signaux, respectivement, A1 et A2 les longueurs d'onde des premier et deuxième signaux, respectivement, ,~2 ~2 et ê une estimée de l'allongement ionosphérique pour le premier signal (exprimée par ê = P2 -P
) ;
y-1
[0012] Advantageously, the receiver calculates an estimated value of the first ambiguity widelane, for each satellite of the set of satellites according to the equation:

11 - (Pz-2y-Lz) - (P-2) -L ~) xz Or 1 / designates this estimated value of the first ambiguity widelane, P1 and P2 the code measurements of the first and second signals, respectively, L, and L2 the phase measurements of the first and second signals, respectively, A1 and A2 the wavelengths of the first and second signals, respectively, ~ 2 2 ~
and ê an estimate of the ionospheric elongation for the first signal (expressed by ê = P2 -P
);
y-1

[0013] Pour chaque satellite, le récepteur utilise de préférence une modélisation de la première ambiguïté widelane, donnée par l'expression NW=NW -d+gsat -grec où

NW désigne la première ambiguïté widelane, d un terme de correction géométrique, gsat le biais widelane associé au satellite respectif, transmis au récepteur par le système de référence, et grec le biais widelane associé au récepteur, commun à toutes les premières ambiguïtés widelane.
For each satellite, the receiver preferably uses a modeling of the first ambiguity widelane, given by the expression NW = NW -d + gsat -grec or NW denotes the first widelane ambiguity, a geometric correction term, gsat the widelane bias associated with the respective satellite, transmitted to the receiver speak reference system, and Greek the widelane bias associated with the receiver, common to all the first ambiguities widelane.

[0014] Le récepteur identifie alors un jeu de valeurs entières des premières ambiguïtés widelane qui sont en conformité avec cette modélisation pour l'ensemble de satellites. Cette identification des valeurs entières peut notamment être effectuée à l'aide de simples différences entre satellites des modélisations des premières ambiguïtés widelane ou par résolution simultanée des valeurs entières et du terme grec avec une loi d'évolution adaptée dans le temps. The receiver then identifies a set of integer values of the first ambiguities widelane that are in accordance with this modeling for the set of satellites. This identification of integer values can in particular be made using simple differences between satellites of modelizations of the first ambiguities widelane or by simultaneous resolution whole values and the Greek term with a law of evolution adapted in the time.

[0015] De préférence, la détermination éventuelle des deuxièmes ambiguïtés widelane de manière cohérente sur l'ensemble de satellites est effectuée de manière analogue à la détermination des premières ambiguïtés widelane. [0015] Preferably, the possible determination of the second ambiguities widelane consistently across the set of satellites is carried out of analogous to the determination of the first ambiguities widelane.

[0016] Préférentiellement, les première, deuxième et, le cas échéant :
troisième, fréquences sont choisies parmi les fréquences L1, L2, L5 et E6.
Preferably, the first, second and, where appropriate:
third, frequencies are selected from the frequencies L1, L2, L5 and E6.

[0017] Avantageusement, parmi les mesures non différentiées de code, au moins une présente un bruit inférieur à 0,5 m, de préférence inférieur à 0,25 m.
Au cas où chacune des mesures non différentiées de code présente un bruit supérieur à 0,5 m, la fixation de la position se fait de préférence à l'aide d'au moins trois fréquences (de sorte à avoir au moins deux observables de phase widelane).
[0017] Advantageously, among the undifferentiated code measurements, at at least one has a noise of less than 0.5 m, preferably less than 0.25 m.
In case each of the undifferentiated code measures has a noise greater than 0.5 m, the position is preferably fixed by means of at minus three frequencies (so as to have at least two live observables widelane).

[0018] Un aspect de l'invention concerne un récepteur GNSS comprenant des moyens pour la mise en oeuvre du procédé. De tels moyens comprennent avantageusement un programme, stocké dans une mémoire permanente ou non permanente du récepteur et configuré de telle sorte qu'il fait fonctionner le récepteur selon le procédé décrit lorsqu'il est exécuté dans récepteur.

Brève description des dessins
An aspect of the invention relates to a GNSS receiver comprising means for carrying out the method. Such means include advantageously a program, stored in a permanent memory or non-permanent receiver and configured so that it makes it work the receiver according to the method described when executed in receiver.

Brief description of the drawings

[0019] D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d'illustration, avec référence au dessin annexé :

Fig. 1 : montre un organigramme d'un mode de réalisation préféré du procédé
selon l'invention.

Description d'une exécution préférée
Other features and characteristics of the invention will emerge of the detailed description of an advantageous embodiment presented below.
below, by way of illustration, with reference to the appended drawing:

Fig. 1: shows a flowchart of a preferred embodiment of the method according to the invention.

Description of a preferred execution

[0020] Pour chaque satellite visible depuis le récepteur, c.-à-d. pour chaque satellite au-dessus de l'horizon au lieu géographique du récepteur, on a au niveau de ce dernier (à l'étape 10 de la Fig. 1) au moins deux mesures de code (non ambiguës), notées Pl et P2, et au moins deux mesures de phase (ambiguës), notées Li et L2, pour les fréquences fi et f2, respectivement. For each satellite visible from the receiver, i.e. for each satellite above the horizon to the geographical location of the receiver, we have level of the latter (in step 10 of Fig. 1) at least two code measurements (unambiguous), denoted Pl and P2, and at least two phase measurements (ambiguous), denoted Li and L2, for the frequencies f1 and f2, respectively.

[0021] On utilisera en outre les notations suivantes _ f _ z {c' {c' Y f2 21 =J ' A2 J2 où c représente la vitesse de la lumière. Pour les bandes L1 et L2 du système GPS, on a, par exemple : fi = 154 fo et f2 = 120 fo, où fo=10,23 MHz. On utilisera aussi la convention selon laquelle les mesures de code Pl, P2 sont exprimées en unités de longueur, tandis que les mesures de phase Li, L2 sont exprimées en cycles. In addition, the following notations will be used:
_ f _ z {c '{c' Y f2 21 = J 'A2 J2 where c represents the speed of light. For the L1 and L2 bands of the system GPS, for example: fi = 154 fo and f2 = 120 fo, where fo = 10.23 MHz. We use also the convention that the code measures P1, P2 are expressed in units of length, while the phase measurements Li, L2 are expressed in cycles.

[0022] Les équations de modélisation des mesures de code et de phase (sans sauts de phase, mesures à gauche, modèles à droite) sont les suivantes X,1L1 =(Dl+X1W)-e-X1N1+(Ah+At1) %2L2=(D2+X2W)-ye-X2N2+(Ah+A'L12+At2) P =Dl+e+(Ah) (1) P2= D2+ye+(Ah+At12) où
- Dl et D2 représentent les distances de propagation entre centres de phase, hors effets ionosphériques ;

- W la rotation de phase en fonction de l'orientation de la direction de propagation par rapport au dipôle de l'antenne (effet windup ) ;

- e l'allongement ionosphérique à la fréquence fi , - Ah = hrec -heure, la différence entre l'horloge du récepteur hrec et celle de l'émetteur heme à chaque date ;

- At12 la différence des biais inter-code entre récepteur et émetteur à
chaque date ;

- At1, At2 les biais code-phase (différences entre le récepteur et l'émetteur à chaque date) pour fi et f2, respectivement ; et - Nl, N2 les ambiguïtés de phase entières des deux porteuses, inconnues au départ et supposées invariantes au cours d'un passage donné du satellite considéré (c.-à-d. que l'on comptabilise les sauts de phase qui surviennent pendant un passage du satellite dans les mesures de phase Li et L2).
The modeling equations for code and phase measurements (without phase jumps, left measurements, right models) are as follows X, 1L1 = (D1 + X1W) -e-X1N1 + (Ah + At1) % 2L2 = (D2 + X2W) -ye-X2N2 + (Ah + A'L12 + t2) P = Dl + e + (Ah) (1) P2 = D2 + ye + (Ah + At12) or - D1 and D2 represent propagation distances between centers of phase, excluding ionospheric effects;

- W the phase rotation according to the orientation of the direction of propagation with respect to the dipole of the antenna (windup effect);

the ionospheric elongation at the frequency f 1, - Ah = hrec - time, the difference between the hrec receiver clock and that of the emitter heme at each date;

- At12 the difference in inter-code biases between receiver and transmitter at each date;

- At1, At2 code-phase biases (differences between the receiver and the transmitter at each date) for fi and f2, respectively; and - Nl, N2 whole phase ambiguities of the two carriers, unknown initially and assumed to be invariant during a given passage of considered (ie, the phase jumps occur during a satellite pass in phase measurements Li and L2).

[0023] On note que les biais AT12, At , At2 peuvent varier en fonction du temps. It is noted that the AT12, At, At2 biases may vary depending on the time.

[0024] Notons ici qu'en cas de réception tri-fréquence, on a en outre, pour chaque satellite, la mesure de code P3 et la mesure de phase L3 à la troisième fréquence f3 ainsi que les équations de modélisation suivantes X3L3 =(D3 +k3W)-y'e-k3N3 +(Ah+AT13 +At3) P3 =D3+y'e+(Ah+AT13) où

f2 %2 C
y'= 1 = 3 --{f 2 ~2 3 ' - N3 représente l'ambiguïté de phase entière de la troisième porteuse, inconnue au départ et supposée invariante au cours d'un passage donné
du satellite considéré ;

- D3 la distance de propagation entre centres de phase, hors effets ionosphériques ; et - At131a différence des biais inter-code entre récepteur et émetteur à
chaque date pour les fréquences fi et f3 - At le biais code-phase pour f3.
It should be noted here that in the case of tri-frequency reception, it is furthermore each satellite, the P3 code measure and the L3 phase measurement at the third frequency f3 as well as the following modeling equations X3L3 = (D3 + k3W) -y'e-k3N3 + (Ah + AT13 + At3) P3 = D3 + y'e + (Ah + AT13) or f2% 2 C
y '= 1 = 3 -{f 2 ~ 2 3 ' N3 represents the entire phase ambiguity of the third carrier, unknown at first and supposedly invariant during a given passage the satellite in question;

- D3 the propagation distance between phase centers, excluding effects ionospheric; and - At131a difference in inter-code biases between receiver and transmitter at each date for frequencies fi and f3 - At the code-phase bias for f3.

[0025] Comme les équations pour la paire de fréquences (fi, f3) s'obtiennent directement des équations pour la paire (fi, f2) par échange de l'indice 2 par l'indice 3 , nous limiterons la discussion qui suivra à la paire de fréquences (fi, f2) afin d'éviter des répétitions inutiles. As the equations for the frequency pair (fi, f3) are obtained directly equations for the pair (fi, f2) by exchange of index 2 by index 3, we will limit the discussion that will follow to the pair of frequency (fi, f2) to avoid unnecessary repetition.

[0026] L'ambiguïté widelane (entière) est définie par Nw=N2-Nl. On peut construire l'estimateur widelane pour Nw (étape 12) par les équations suivantes :

ê = P2-pl(estimation de l'allongement ionosphérique, hors biais systèmes) y-1 N1 = P A 2e - L1 et N2 = P2 A 27e - L2 (estimation des ambiguïtés) NW = Nl - N2 (estimation de l'ambiguïté widelane)
The ambiguity widelane (integer) is defined by Nw = N2-Nl. We can build the widelane estimator for Nw (step 12) by the equations following:

ê = P2-pl (estimation of ionospheric elongation, excluding bias systems) y-1 N1 = PA 2nd - L1 and N2 = P2 A 27th - L2 (estimation of ambiguities) NW = Nl - N2 (widelane ambiguity estimation)

[0027] On peut construire les équations de mesure de cet estimateur à partir des équations (1), et on obtient une équation de la forme 5 Nw = N2 - Ni + d + D (2) où d est une correction géométrique liée à l'écart entre Dl et D2 qui reste petite devant un cycle pour les antennes courantes et peut se calculer avec une bonne précision si nécessaire à l'aide des éphémérides radiodiffusées. W ne contribue plus dans cette équation. D est une combinaison linéaire des 10 différences récepteur-émetteur AT12, At , At2 et est donc aussi une différence entre une valeur ne dépendant que du récepteur (notée rec) et une valeur ne dépendant que de l'émetteur (notée eme ). On note (t) = Prec(t) - Peme(t) (3) où la dépendance du temps est indiquée explicitement. We can build the measurement equations of this estimator from equations (1), and we obtain an equation of the form Nw = N2 - Ni + d + D (2) where d is a geometric correction linked to the difference between D1 and D2 which remains small before a cycle for current antennas and can be calculated with a good accuracy if necessary using broadcast ephemeris. W does not contributes more in this equation. D is a linear combination of 10 receiver-transmitter differences AT12, At, At2 and so is also a difference between a value dependent only on the receiver (denoted rec) and a value depending only on the issuer (noted eme). We notice (t) = Prec (t) - Peme (t) (3) where the dependence of time is explicitly indicated.

[0028] La valeur de D est commune à toutes les mesures effectuées à une même date sur les différents canaux du récepteur. The value of D is common to all the measurements made at a same date on the different channels of the receiver.

[0029] La valeur de Nw=N2-N, peut être identifiée par résolution de l'équation (2) sur une certaine durée pendant laquelle on dispose au moins de deux passages simultanés de satellites (étape 14). En notant Kk l'entier à trouver, on peut reformuler l'équation (2) comme suit :

Rk (t) + Peme,k (t) = Kk + Prec (t) (4) où

Rk(t) représente le résidu associé à chaque mesure du passage k, sachant que d'après (2), on a Rk (t) = Nw (t) - d (t) , eme,k(t) le biais widelane du satellite du passage k devant être fourni au récepteur pour déterminer la position (étape 13), et rec(t) le biais widelane du récepteur (inconnu, donc à déterminer lors de la recherche de Kk).
The value of Nw = N2-N can be identified by solving the equation (2) over a period of time during which there are at least two simultaneous passages of satellites (step 14). Noting Kk the whole to find, we can reformulate equation (2) as follows:

Rk (t) + Peme, k (t) = Kk + Prec (t) (4) or Rk (t) represents the residue associated with each measure of the passage k, knowing that according to (2), we have Rk (t) = Nw (t) - d (t), eme, k (t) the widelane bias of the satellite of the passage k to be provided to the receiver to determine the position (step 13), and rec (t) the widelane bias of the receiver (unknown, therefore to be determined during the search for Kk).

[0030] On note que l'équation (4) représente en fait un système d'équations, qui peut être résolu, par exemple, par la technique des moindres carrés. Cette méthode de résolution n'est pas détaillée ici. Il est important de noter que la solution du système (4) n'est pas unique, mais qu'il y a une famille de solutions qui se déduisent les unes des autres par la transformation entière [ rec(t),Kk]H[ rec(t)+n,Kk-n], pour tout n entier. Note that equation (4) actually represents a system of equations, which can be solved, for example, by the least squares technique. This Resolution method is not detailed here. It is important to note that the system solution (4) is not unique, but that there is a family of solutions which are deduced from each other by the entire transformation [rec (t), Kk] H [rec (t) + n, Kk-n], for all n integer.

[0031] Une autre possibilité simple de résolution du système (4), et qui se prête bien à l'illustration du concept, est la construction de simples différences entre mesures associées à différents passages, ce qui permet d'éliminer directement la contribution de grec(t) et d'obtenir des équations de la forme (Rb (t) + eme,b (t)) - (Ra (t) + eme,a (t)) = Kb (t) - Ka (t) pour des passages a et b. Par calcul de la moyenne sur l'intervalle de temps commun aux passages a et b, on trouve Kb-Ka. On procède alors itérativement, en choisissant d'autres couples de passages qui se recouvrent bien dans le temps, ce qui fournit d'autres valeurs Kb-Ka. Cette méthode fonctionne bien lorsqu'il y a un bon recouvrement dans le temps des passages considérés. De cette manière, on a finalement déterminé les ambiguïtés widelane associées aux passages de satellite de manière cohérente sur l'ensemble des satellites, à
un entier commun près. En effet, sur tous les passages, une ambiguïté
widelane reste inconnue, mais toutes les autres ambiguïtés widelane découlent directement ou indirectement dès qu'elle est fixée - d'où l'appellation de détermination cohérente sur l'ensemble de satellites. Notons qu'en présence de bruits importants sur les mesures, il est préférable de résoudre le système (4) directement (sans la différentiation entre passages), par exemple à l'aide de la technique des moindres carrés, car le bruit est plus élevé (de l'ordre de 1,4 fois plus élevé) sur les équations en simples différences.
Another simple possibility of solving the system (4), and which is ready for illustration of the concept, is the construction of simple differences between measurements associated with different passages, which eliminates directly the contribution of Greek (t) and to obtain equations of the form (Rb (t) + ee, b (t)) - (Ra (t) + eme, a (t)) = Kb (t) - Ka (t) for passages a and b. By calculating the average over the time interval common to passages a and b, we find Kb-Ka. It then proceeds iteratively, by choosing other pairs of passages that overlap well in the time, which provides other Kb-Ka values. This method works well when there is a good recovery over time of the passages considered. Of this way, we finally determined the associated widelane ambiguities at satellite crossings in a consistent way across all satellites, at a common whole. Indeed, on all passages, an ambiguity widelane remains unknown, but all other widelane ambiguities flow directly or indirectly as soon as it is fixed - hence the name of consistent determination on the set of satellites. Note that in the presence of important noise on the measurements, it is better to solve the system (4) directly (without the differentiation between passages), for example using the least squares technique, because the noise is higher (around 1.4 times higher) on equations in simple differences.

[0032] Les valeurs eme méritent une explication, car sans connaissance de ces valeurs, le récepteur ne saura pas accéder à la solution cohérente des ambiguïtés widelane. Les valeurs eme sont déterminées de préférence au niveau d'un réseau de récepteurs de référence. On utilise la propriété que, dans la pratique, les eme sont des fonctions lentement variables du temps. La technique de détermination des eme au niveau d'un réseau de référence a fait l'objet de la demande de brevet enregistrée sous le numéro FR 0754139. Cette méthode utilise aussi les équations du système (4). De préférence, le processus de détermination des eme démarre avec le choix d'une première station du réseau de référence dont les valeurs de 1rec (notées ci-après .1rec,ref) sont stables dans le temps. Pour cette station, on fixe 1rec,ref de façon arbitraire, p.ex. on pose rec,ref = 0. On parcourt ensuite les passages des satellites en visibilité de cette station. Pour chaque passage, on a Rk = Kk - 9m, 'par définition de la première station. On décompose alors Rk en une quantité
entière arbitraire (p.ex. l'entier le plus proche), qui donne Kk, et une quantité pas nécessairement entière correspondant à la différence Rk-Kk qui donne g,.,.
Cela fournit les eme des satellites en visibilité de la première station.
The eme values deserve an explanation because without knowledge of these values, the receiver will not be able to access the coherent solution of ambiguities widelane. The eme values are preferably determined level of a network of reference receivers. We use the property that, in In practice, the eme are slowly changing functions of time. The technique of determining the ee at a reference network has made the subject of the patent application registered under the number FR 0754139. This method also uses the equations of the system (4). Preferably, the determination process eme starts with the choice of a first reference network station whose 1rec values (noted below) .1rec, ref) are stable over time. For this station, we fix 1rec, ref so arbitrary, for example, we put rec, ref = 0. We then go through the satellite passages visibility of this station. For each passage, we have Rk = Kk-9m, 'by definition of the first station. We then break down Rk in a quantity arbitrary integer (eg the nearest integer), which gives Kk, and a quantity not necessarily integer corresponding to the difference Rk-Kk which gives g,.,.
This provides the satellites with visibility of the first station.

[0033] Pour les satellites dont on connaît maintenant les délais internes eme on estime les délais 1rec,ref des autres stations. Cette fois-ci, dans l'équation Rk(t) = Kk + recref(t) - 9,.,,k (t) , la valeur de 1eme,k est connue. On décompose alors Rk(t)+ eme,k(t) en un nombre entier arbitraire (de la nouvelle station) et le délai de station rec,ref correspondant. On répète ces étapes pour tous les satellites de la constellation et toutes les stations du réseau de référence.
On obtient finalement des valeurs eme cohérentes sur tout le réseau de référence, qui peuvent être considérées comme constantes sur au moins une journée.
[0033] For the satellites whose internal delays are now known we estimate the delays 1rec, ref other stations. This time, in equation Rk (t) = Kk + recref (t) - 9,. ,, k (t), the value of 1eme, k is known. We decomposed then Rk (t) + eme, k (t) into an arbitrary integer (of the new station) and the rec station delay, corresponding ref. These steps are repeated for all satellites of the constellation and all stations of the reference network.
We finally gets consistent eme values across the entire network of reference, which can be considered constant over at least one day.

[0034] Les eme peuvent être communiqués au récepteur devant déterminer sa position par tout moyen convenable, par exemple dans le message de navigation de la constellation de satellites considérée, par diffusion terrestre ou à partir d'un satellite SBAS, par Internet, par radiotéléphonie mobile, etc.
Etant donné le faible taux de changement des eme, peu de bande passante est nécessaire pour acheminer leurs valeurs au récepteur devant fixer sa position.
The eme can be communicated to the receiver to determine its position by any suitable means, for example in the message of navigation of the constellation of satellites considered, by diffusion terrestrial or from an SBAS satellite, via the Internet, mobile radiotelephony, etc.
Being given the low rate of change of eme, little bandwidth is necessary to route their values to the receiver to fix its position.

[0035] Lorsque la valeur de l'ambiguïté widelane est connue, on peut construire à partir des équations de phase dans (1), une nouvelle équation, homogène à une pseudo-distance L2 L +N - Y - 1 e+ 1 - 1 (Oh+Oti ) (5) où At W est une grandeur similaire à un TGD (de time group delay ), car c'est une combinaison linéaire de AT12, At , AT2 . Cette nouvelle combinaison a un bruit de mesure très intéressant valant un peu moins de deux fois le bruit de phase (donc typiquement 5 mm), à comparer avec le bruit de code (typiquement de quelques dizaines de centimètres). When the value of ambiguity widelane is known, it can be build from the phase equations in (1), a new equation, homogeneous to a pseudo-distance L2 L + N - Y - 1 e + 1 - 1 (Oh + Oti) (5) where At W is a size similar to a TGD (time group delay) because it is a linear combination of AT12, At, AT2. This new combination at a very interesting measurement noise worth a little less than twice the noise of phase (so typically 5 mm), to compare with the code noise (typically a few tens of centimeters).

[0036] On dispose des mesures non ambiguës suivantes (après blocage de la combinaison widelane, en notation classique Rinex, jeu de mesures à une date):

L2 -Li +N =D 1- 1 -e Y- 1 +(k+Ah+Atw 2 1 w k2 I1 2 1 2 1 P =D+e+(Ah+At) (6) P2 =D+ye+(Ah+yAti) où D et e sont respectivement la pseudo-distance modélisable (y compris l'allongement troposphérique), et l'allongement ionosphérique sur la première fréquence. Ah est ici la différence entre horloge récepteur et horloge émetteur, référencée à la combinaison de pseudo-distances iono-free (sans contribution ionosphérique) (yP1-P2)/(y -1) ; At correspond ici au `TGD' entre récepteur et émetteur, car les équations sont référencées à la combinaison iono-free, contrairement aux équations (1). Ceci ne change pas la généralité, mais référence les équations (6) relativement à ce qui est habituellement utilisé
dans le système GPS.
The following unambiguous measures are available (after blocking of the combination widelane, in classical notation Rinex, set of measurements to a dated):

L2 -Li + N = D 1- 1 -e Y- 1 + (k + Ah + Atw 2 1 w k2 I1 2 1 2 1 P = D + e + (Ah + At) (6) P2 = D + ye + (Ah + yAti) where D and e are respectively the pseudo-distance modelable (including tropospheric elongation), and ionospheric elongation on the first frequency. Ah here is the difference between clock receiver and clock transmitter, referenced to the combination of pseudo-distances iono-free (without ionospheric contribution) (yP1-P2) / (y -1); At here corresponds to the `TGD 'between receiver and transmitter because the equations are referenced to the combination iono-free, unlike equations (1). This does not change the generality, but refers equations (6) to what is usually in use in the GPS system.

[0037] L'équation de l'observable widelane est particulière parce que l'ensemble des ambiguïtés widelane est déterminé à un entier près (noté n). The equation of the observable widelane is particular because the set of ambiguities widelane is determined to an integer (denoted n).

[0038] On a négligé les contributions de corrections telles que l'écart des centres de phase, sachant que l'objectif est ici d'analyser les bruits de combinaisons idéales. De toute façon, on peut toujours supposer que ces corrections ont été appliquées avant la génération des équations ci-dessus, car ces corrections sont calculables au niveau récepteur avec une précision suffisante. L'effet windup (qui nécessiterait la connaissance ou la modélisation de l'attitude des satellites) n'a pas à être pris en compte, car il est éliminé dans la combinaison widelane (voir équation (5)). We have neglected the contributions of corrections such as the difference between the phase centers, knowing that the objective here is to analyze the noise of ideal combinations. Anyway, we can always assume that these corrections were applied before the generation of the equations above, because these corrections are calculable at the receiver level with a precision sufficient. The windup effect (which would require knowledge or modelization of satellite attitude) does not have to be taken into account because it is eliminated in the widelane combination (see equation (5)).

[0039] Dans le cas de trois observables, on dispose donc de trois coefficients pour construire une combinaison des équations (6) éliminant le terme ionosphérique (étape 16). En notant Popt la combinaison optimale des observables des équations (6) et aw, a, et a2 les coefficients de cette combinaison, on obtient :

Popt = aw (L2 - L, + Nw) + a,P + a2P2 . (7) On demande que le coefficient de D soit 1 et que celui de e disparaisse. On obtient les contraintes 1 _ 1 aw + ai + a2 =1 A2 Ai J (8) y _ aW +al +7a2 = 0 A2 Al
In the case of three observables, we therefore have three coefficients to construct a combination of equations (6) eliminating the term ionospheric (step 16). Noting Popt the optimal combination of observables of equations (6) and aw, a, and a2 the coefficients of this combination, we obtain:

Popt = aw (L2 - L, + Nw) + a, P + a2P2. (7) We ask that the coefficient of D be 1 and that of e disappear. We gets the constraints 1 _ 1 aw + ai + a2 = 1 A2 Ai J (8) y _ aW + al + 7a2 = 0 A2 Al

[0040] Il y a deux équations de contrainte, donc il reste une infinité de combinaisons possibles, parmi lesquelles on peut choisir avec un critère supplémentaire tel que la minimisation du bruit ou la robustesse des résultats. There are two constraint equations, so there remains an infinity of possible combinations, among which we can choose with a criterion such as the minimization of noise or the robustness of results.

[0041] Tous les termes d'horloge ainsi que les termes At et At des équations (6) se regroupent en un terme que l'on peut appeler horloge associée à la combinaison dans le cadre de l'utilisation d'une combinaison donnée de ces observables. Ce terme d'horloge est noté Ahopt et on a alors Popt = D + Ohopt . On remarque que la partie horloge récepteur du terme Ohopt est ambiguë (à cause de l'entier inconnu n), mais cela ne limite pas la résolution d'un problème de positionnement, puisque dans ce cas, l'horloge récepteur est supposée inconnue et est résolue à chaque date. Pour déduire la pseudo-distance D de la combinaison Popt (étape 16), le récepteur a besoin de connaître la partie horloge émetteur du terme Ahopt, que l'on notera hopt,eme.
Les valeurs des hopt,eme sont de préférence calculées au niveau d'un système de référence et transmises au récepteur (étape 15). La détermination de la position géographique du récepteur (étape 18) se fait finalement grâce aux jeu de 5 pseudo-distances calculées. On note que la combinaison qui est utilisée dans le récepteur doit être fixée à l'avance (par exemple par convention, ou par définition d'un protocole) pour que les valeurs hopt,eme soient consistantes avec la combinaison. La détermination des hopt,eme peut se faire de façon classique au niveau du réseau de référence grâce au système d'équations (6). Notons 10 qu'au niveau du réseau de référence, les positions des récepteurs de référence (donc aussi le pseudo-distances) étant connus, le système (6) est alors résolu pour les inconnues hopt,eme, hopt,rec etc.
All the clock terms as well as the At and At terms of the equations (6) are grouped into a term that can be called clock associated with the combination in connection with the use of a combination given these observables. This term of clock is noted Ahopt and one then has Popt = D + Ohopt. We note that the receiver clock part of the term Ohopt is ambiguous (because of the unknown integer n), but this does not limit the resolution of a positioning problem, since in this case the receiver clock is assumed unknown and resolved on each date. To deduce the pseudo distance D of the combination Popt (step 16), the receiver needs know the emitter clock part of the term Ahopt, which will be noted hopt, eme.
The The values of the hopts are preferably calculated at a system level.
reference and transmitted to the receiver (step 15). The determination of the position the receiver (step 18) is finally done thanks to the game of 5 calculated pseudo-distances. We note that the combination that is used in the receiver must be fixed in advance (for example by agreement, or by definition of a protocol) so that the values hopt, eme are consistent with the combination. The determination of hopt, eme can be done conventionally at the reference network level through the system of equations (6). note 10 that at the level of the reference network, the positions of the reference (thus also the pseudo-distances) being known, the system (6) is then solved for the unknowns hopt, eme, hopt, rec etc.

[0042] La formulation théorique du problème de la construction des combinaisons linéaires de plusieurs observables éliminant l'effet ionosphérique 15 est détaillée ci-dessous. Elle se généralise directement à un nombre quelconque d'observables. The theoretical formulation of the problem of the construction of the linear combinations of several observables eliminating the effect ionospheric 15 is detailed below. It is spreading directly to a number any observables.

[0043] On note x le vecteur des coefficients de la combinaison des trois observables (widelane, code 1 et code 2), A et B les matrices des coefficients des équations (6), de façon à avoir :

Li B L2 = A[D] , et (9) P e Pz x`A=[l 0] (10)
We denote by x the vector of the coefficients of the combination of the three observables (widelane, code 1 and code 2), A and B the matrices of coefficients equations (6), so as to have:

Li B L2 = A [D], and (9) P e Pz x`A = [l 0] (10)

[0044] On obtient D par :

D=x`B P (11) PZ
D is obtained by:

D = x`BP (11) PZ

[0045] En notant P la matrice de corrélation des bruits des quatre mesures brutes code et phase, le bruit correspondant à cette solution est donné par x`BPB`x . By noting P the noise correlation matrix of the four measurements code and phase, the noise corresponding to this solution is given by x`BPB`x.

[0046] Pour chaque définition des bruits P, on peut ainsi trouver les coefficients de la combinaison optimale x et le bruit sur la solution (c.-à-d.
sur la valeur de D) associée. Dans la suite, nous allons illustrer l'ordre de grandeur des bruits optimums pour différents cas de bruits de mesure.

Exemple 1 : cas de GPS (bi-fréquence)
For each definition of the noise P, we can thus find the coefficients of the optimal combination x and the noise on the solution (i.e.
on the value of D) associated. In the following, we will illustrate the order of magnitude optimum noise for different cases of measurement noise.

Example 1: GPS case (dual frequency)

[0047] Le tableau ci-dessous montre l'ordre de grandeur des bruits optimums dans le cas de GPS en mode bi-fréquence (unités en mètres, fréquences 1 et 2 respectivement de 1575,42 MHz et 1227,60 MHz) Bruits phase 1, 2 (m) Bruits code 1, 2 (m) Bruit résultant (m) Inf ;Inf 1,0 ; 1,0 2,97 0,01 ; 0,01 1,0; 1,0 2,78 0,01 ; 0,01 1,0;0,1 0,36 0,01 ; 0,01 0,1 ; 1,0 0,45 0,01 ; 0,01 0,1 'O'1 0,28 The table below shows the order of magnitude of the optimum noise.
in the case of GPS in dual-frequency mode (units in meters, frequencies 1 and 2 1575.42 MHz and 1227.60 MHz respectively) Noise Phase 1, 2 (m) Noise Code 1, 2 (m) Resulting Noise (m) Inf; Inf 1.0; 1.0 2.97 0.01; 0.01 1.0; 1.0 2.78 0.01; 0.01 1.0, 0.1 0.36 0.01; 0.01 0.1; 1.0 0.45 0.01; 0.01 0.1 'O'1 0.28

[0048] La première ligne de ce tableau (bruits phase supposés infinis) correspond au cas classique de la combinaison iono-free de code. On remarque que l'utilisation de la combinaison de phase widelane n'est intéressante que si au moins une des mesures de code a un bruit faible. Or, les trois dernières lignes du tableau sont des cas hypothétiques, car le bruit des mesures de code des signaux GPS est de l'ordre du mètre. On voit aussi que si on suppose que les deux mesures de code ont un bruit de 10 cm, on arrive à un bruit de 30 cm sur la combinaison iono-free de code, ce qui montre que l'apport de la combinaison de phase widelane n'est pas significatif si les deux mesures de code sont bonnes (dernière ligne du tableau). A titre indicatif, si on effectuait une résolution complète des ambiguïtés, le bruit résultant serait de 3 cm, avec les hypothèses retenues.

Exemple 2 : cas de GPS (tri-fréquence)
The first line of this table (phase noise assumed infinite) corresponds to the classic case of the iono-free combination of code. We note that the use of the widelane phase combination is not interesting that if at least one of the code measures has a low noise. Gold, the last three rows of the table are hypothetical cases, since the noise of GPS signal code measurements is of the order of one meter. We also see that if it is assumed that the two measures of code have a noise of 10 cm, we arrive at a 30 cm noise on the iono-free combination of code, which shows that the contribution of the widelane phase combination is not significant if the two measures of code are good (last line of the table). As an indication, if we conducting a complete resolution of ambiguities, the resulting noise would be 3 cm, with the assumptions used.

Example 2: GPS case (tri-frequency)

[0049] Pour le cas GPS tri-fréquence, on disposera des fréquences L1, L2 et L5. On peut alors adapter les systèmes d'équations (6)-(11) et on arrive au tableau de bruits suivant (unités de nouveau en mètres, fréquences 1, 2 et 3 de 1575,42 MHz, 1227,60 MHz et 1176,45 MHz, respectivement) :

Bruits phase 1, 2, 3 (m) Bruits code 1, 2, 3 (m) Bruit résultant (m) Inf ; Inf ; Inf 1,0 ; 1,0 ; 1,0 2,54 0,01 ; 0,01 ; 0,01 Inf ; Inf ; Inf 0,27 0,01 ; 0,01 ; 0,01 1,0 ; 1,0 , 1,0 0,27 0,01 ; 0,01 ; 0,01 1,0 ; 1,0 ; 0,1 0,20 0,01 ; 0,01 ; 0,01 1,0 ; 0,1 ; 0,1 0,18 0,01 ; 0,01 ; 0,01 0,1 ; 0,1 ; 0,1 0,16
For the tri-frequency GPS case, we will have frequencies L1, L2 and L5. We can then adapt the systems of equations (6) - (11) and we arrive at the next noise table (units again in meters, frequencies 1, 2 and 3 of 1575.42 MHz, 1227.60 MHz and 1176.45 MHz, respectively):

Noise Phase 1, 2, 3 (m) Noise Code 1, 2, 3 (m) Resulting Noise (m) Inf; Inf; Inf 1.0; 1.0; 1.0 2.54 0.01; 0.01; 0.01 Inf; Inf; Inf 0.27 0.01; 0.01; 0.01 1.0; 1.0, 1.0 0.27 0.01; 0.01; 0.01 1.0; 1.0; 0.1 0.20 0.01; 0.01; 0.01 1.0; 0.1; 0.1 0.18 0.01; 0.01; 0.01 0.1; 0.1; 0.1 0.16

[0050] Le comportement est cohérent avec celui de l'exemple 1 : ce sont les deux combinaisons les moins bruitées qui contribuent essentiellement à la performance. La première ligne du tableau montre que l'ajout de la troisième fréquence n'apporte pas grand-chose au bruit résultant obtenue par la combinaison iono-free de code (ce qui ne diminue pas l'intérêt de trois fréquences, pour des raisons de robustesse, multi-trajets, etc.). The behavior is consistent with that of Example 1: these are the two less noisy combinations that contribute essentially to the performance. The first line of the table shows that the addition of the third frequency does not add much to the resulting noise obtained by the iono-free combination of code (which does not diminish the interest of three frequencies, for reasons of robustness, multipath, etc.).

[0051] Par contre, on a directement une performance de 27 cm si on utilise uniquement les mesures de phase en combinaisons widelane (deuxième ligne du tableau). Ensuite, une mesure de code de très bonne qualité permettrait de gagner un peu en termes de bruit résultant. Ensuite, une réduction du bruit sur les autres mesures de code n'apporterait qu'une amélioration marginale au bruit résultant. By cons, we have a direct performance of 27 cm if we use only phase measurements in widelane combinations (second line of the Board). Then, a code measure of very good quality would allow gain a little in terms of the resulting noise. Then, a noise reduction sure other code measures would bring only a marginal improvement in noise resulting.

[0052] Par rapport au cas standard (combinaison iono-free de code) on a donc un gain de facteur 10 en bruit en utilisant les combinaisons de phase widelane, et un faible gain supplémentaire en rajoutant une mesure de code plus performante. L'intérêt des combinaisons de phase widelane vient du fait que les données ne dépendent que de la phase et sont ainsi moins sujettes à
des problèmes de multi-trajets que les mesures de code.

Exemple 3 : cas de Galileo (tri-fréquence)
Compared to the standard case (iono-free combination of code) we have therefore a gain of factor 10 in noise using the phase combinations widelane, and a little extra gain by adding a code measure more efficient. The interest of combinations of phase widelane comes from the fact that the data only depend on the phase and are thus less subject to multipath problems as code measures.

Example 3: Galileo case (tri-frequency)

[0053] On répète l'analyse des performances pour le cas du futur système Galileo. Les fréquences 1, 2 et 3 utilisées dans le tableau suivant sont donc maintenant 1575,42 MHz, 1176,45 MHz et 1278,75 MHz, respectivement.

Bruits phase 1, 2, 3 (m) Bruits code 1, 2, 3 (m) Bruit résultant (m) Inf ; Inf ; Inf 1,0 ; 1,0 ; 1,0 2,66 0,01 ; 0,01 ; 0,01 Inf ; Inf ; Inf 0,19 0,01 ; 0,01 ; 0,01 1,0 ; 1,0 ; 1,0 0,19 0,01 ; 0,01 ; 0,01 1,0 ; 1,0 ; 0,1 0,16 0,01 ; 0,01 ; 0,01 1,0 ; 0,1 ; 0,1 0,15 0,01 ; 0,01 ; 0,01 0,1 ; 0,1 ; 0,1 0,14
Performance analysis is repeated for the case of the future system Galileo. The frequencies 1, 2 and 3 used in the following table are therefore now 1575.42 MHz, 1176.45 MHz and 1278.75 MHz, respectively.

Noise Phase 1, 2, 3 (m) Noise Code 1, 2, 3 (m) Resulting Noise (m) Inf; Inf; Inf 1.0; 1.0; 1.0 2.66 0.01; 0.01; 0.01 Inf; Inf; Inf 0.19 0.01; 0.01; 0.01 1.0; 1.0; 1.0 0.19 0.01; 0.01; 0.01 1.0; 1.0; 0.1 0.16 0.01; 0.01; 0.01 1.0; 0.1; 0.1 0.15 0.01; 0.01; 0.01 0.1; 0.1; 0.1 0.14

[0054] Comme pour GPS tri-fréquence, l'apport significatif provient des deux combinaisons de phase widelane. On gagne ici plus d'un facteur 10 sur le bruit résultant. As for tri-frequency GPS, the significant contribution comes from both widelane phase combinations. We gain here more than a factor 10 on noise resulting.

[0055] Les exemples qui précèdent montrent que grâce à l'utilisation des ambiguïtés widelane cohérentes dans un récepteur tri-fréquence il est possible des construire une pseudo-distance iono-free dont le bruit est amélioré d'un facteur 10 par rapport à la pseudo-distance iono-free obtenue par combinaisons de mesures de code uniquement. The foregoing examples show that thanks to the use of coherent widelane ambiguities in a tri-frequency receiver it is possible to build a pseudo-distance iono-free whose noise is improved by a factor 10 compared to the pseudo-distance iono-free obtained by combinations code measurements only.

[0056] L'utilisation de cette capacité repose sur la disponibilité, au niveau du récepteur, de différentes données, à savoir les biais widelane des satellites (les valeurs des eme(t)) ainsi que des données horloges de satellites associées à
la combinaison optimale utilisée au niveau du récepteur. Les biais widelane eme sont calculés pour la ou les combinaisons widelane utilisées et pour tous les satellites de la constellation au niveau d'un système de référence. D'autre part, le système de référence détermine les horloges hopt,eme pour la combinaison optimale choisie et aux éphémérides dont dispose le récepteur devant fixer sa position. De préférence, les données dont le récepteur a besoin sont communiquées régulièrement depuis le système de référence selon un protocole prédéfini. En principe, toutes les voies de communication pourront être utilisées, à condition que leur bande passante convienne. Le récepteur possède de préférence une mémoire pour y stocker les données communiquées par le système de référence entre les différentes mises à jour.
The use of this capacity is based on availability, at the level of of receiver, different data, namely the widelane bias of satellites (the values of eme (t)) as well as satellite clock data associated with the optimal combination used at the receiver. Widelane bias are calculated for the widelane combination (s) used and for all satellites of the constellation at a reference system level. Else go, the reference system determines the clocks hopt, eme for the combination optimal choice and the ephemeris available to the receiver position. Preferably, the data that the receiver needs are communicated regularly from the reference system according to a predefined protocol. In principle, all channels of communication to be used, provided that their bandwidth is suitable. The receiver preferably has a memory for storing the data communicated by the reference system between the different updates.

[0057] Il n'est en théorie pas nécessaire de disposer de nouvelles éphémérides pour utiliser le procédé selon l'invention, c.-à-d. que l'on pourrait utiliser les éphémérides standard diffusées par les satellites dans le message de navigation. Toutefois, on note d'une part que leur performance va limiter l'intérêt de la méthode, d'autre part que les horloges associées à la combinaison optimale devraient alors être calculées à partir de ces éphémérides. Pour que l'utilisateur puisse pleinement bénéficier de la performance du procédé (typiquement pour avoir mieux que 10 centimètres de précision sur la mesure), on prévoit donc de préférence une mise à jour d'éphémérides plus précise. [0057] In theory, it is not necessary to have new information ephemeris for using the method according to the invention, i.e. that we could use standard ephemeris broadcast by satellites in the message navigation. However, we note on the one hand that their performance will limit the interest of the method, on the other hand that the clocks associated with the optimal combination should then be calculated from these ephemeris. So that the user can fully benefit from the process performance (typically to have better than 10 centimeters of accuracy of the measurement), it is therefore more precise ephemeris.

[0058] D'autre part, une diffusion des horloges correspondant à la combinaison utilisée est nécessaire dans le cas général. Cependant, ces horloges pourraient aussi être obtenues par une correction par rapport à des horloges de référence (de façon similaire au biais inter-fréquence ('TGD') de GPS, qui permet d'obtenir des horloges adaptées à la première fréquence à
partir des horloges de référence issues de la combinaison iono-free). Dans la plupart des cas, ces corrections seront constantes ou lentement variables. La méthode est donc compatible avec des horloges plus précises, obtenues par exemple par blocage complet des ambiguïtés entières au niveau système.
On the other hand, a diffusion of the clocks corresponding to the combination used is necessary in the general case. However, these clocks could also be obtained by a correction in relation to reference clocks (similarly to the inter-frequency bias ('TGD') of GPS, which allows to obtain clocks adapted to the first frequency to from the reference clocks from the iono-free combination). In the In most cases, these corrections will be constant or slowly variable. The method is therefore compatible with more accurate clocks, obtained by example by completely blocking entire ambiguities at the system level.

Claims (11)

Revendications claims 1. Procédé de traitement de signaux de radionavigation provenant d'un ensemble de satellites, dont chaque satellite diffuse au moins un premier signal de radionavigation sur une première fréquence et un deuxième signal de radionavigation sur une deuxième fréquence distincte de la première, le procédé comprenant, au niveau un récepteur, les actions de :
a) recevoir, pour chaque satellite dudit ensemble, lesdits premier et deuxième signaux ;
b) effectuer, pour chaque satellite dudit ensemble, des mesures non différentiées de code et de phase desdits premiers et deuxièmes signaux reçus (10), ladite mesure de phase du premier signal et ladite mesure de phase du deuxième signal présentant chacune une ambiguïté entière à priori inconnue, de sorte que la combinaison widelane des mesures de phase des premier et deuxième signaux présente aussi une première ambiguïté widelane entière à priori inconnue ;
c) déterminer les premières ambiguïtés widelane de manière cohérente sur l'ensemble de satellites en utilisant des biais widelane, reçus d'un système de référence, associés aux satellites dudit ensemble de satellites (12, 13, 14), et caractérisé par l'action de d) fixer la position du récepteur (18) à l'aide desdites mesures de code et de phase des premiers et deuxièmes signaux reçus ainsi que des premières ambiguïtés widelane déterminés de manière cohérente sur l'ensemble de satellites, l'action de fixer la position du récepteur comprenant, pour chaque satellite dudit ensemble de satellites, la détermination (16) d'une pseudo-distance au moyen d'une combinaison iono-free desdites mesures de code et de la différence des mesures phase des premier et deuxième signaux, compensée de l'ambiguïté widelane, ladite combinaison iono-free étant optimisée en termes de bruit, la détermination de la pseudo-distance reposant en outre sur des valeurs d'horloge de satellite, reçus d'un système de référence, associées à ladite combinaison iono-free.
1. A method of processing radionavigation signals from a set of satellites, of which each satellite broadcasts at least a first radionavigation signal on a first frequency and a second signal radionavigation on a second frequency distinct from the first one, the method comprising, at a receiver level, the actions of:
a) receive, for each satellite of said set, said first and second signals;
(b) perform, for each satellite of that set, measurements not differentiated code and phase of said first and second received signals (10), said phase measurement of the first signal and said phase measurement of the second signal each having a entire ambiguity a priori unknown, so that the combination widelane phase measurements of the first and second signals also presents a first ambiguity widelane whole a priori unknown;
c) determine the first widelane ambiguities in a consistent way on the set of satellites using widelane bias, received from a reference system, associated with the satellites of said set of satellites (12, 13, 14), and characterized by the action of d) setting the position of the receiver (18) with said code measurements and phase of the first and second signals received as well as first ambiguities widelane determined consistently on the set of satellites, the act of setting the position of the receiver including, for each satellite said set of satellites, determining (16) a pseudo-distance by means of an iono-free combination of said code measurements and the difference of the phase measurements of the first and second signals, compensated for ambiguity widelane, said iono-free combination being optimized in terms of noise, the determination of the pseudo-distance additionally based on satellite clock values received from a system reference, associated with said iono-free combination.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détermination des premières ambiguïtés widelane de manière cohérente sur l' ensemble de satellites comprend :
réception de biais widelane associés aux satellites dudit ensemble de satellites de la part d'un système de référence (13) ;
pour chaque satellite dudit ensemble de satellites, calcul d'une valeur estimée de la première ambiguïté widelane (12) selon l'équation :
où ~ W désigne ladite valeur estimée de la première ambiguïté
widelane, P1 et P2 désignent les mesures de code des premier et deuxième signaux, respectivement, L1 et L2 désignent les mesures de phase des premier et deuxième signaux, respectivement, .lambda.1 et .lambda.2 désignent les longueurs d'onde des premier et deuxième signaux, respectivement, et ê une estimée de l'allongement ionosphérique à prendre en compte pour le premier signal ;
pour chaque satellite dudit ensemble de satellites, modélisation de la première ambiguïté widelane par N w = ~'w ¨ d + µ sat ¨ µ rec où N w désigne la première ambiguïté widelane, d désigne un terme de correction géométrique, µ sat désigne le biais widelane associé au satellite respectif, µ rec désigne le biais widelane associé au récepteur, commun à
toutes les premières ambiguïtés widelane ;
et identifier un jeu de valeurs entières des premières ambiguïtés widelane qui sont en conformité avec ladite modélisation pour l'ensemble de satellites (14).
The method of claim 1, wherein the determination of first ambiguities widelane consistently across the entire satellites includes:
reception of widelane bias associated with the satellites of said set of satellites from a reference system (13);
for each satellite of said set of satellites, calculating a value estimated from the first ambiguity widelane (12) according to the equation:
where ~ W denotes said estimated value of the first ambiguity wide-lane, P1 and P2 are the first and second code measures signals, respectively, L1 and L2 are the first and second phase measurements signals, respectively, .lambda.1 and .lambda.2 denote the wavelengths of the first and second signals, respectively, and ê an estimate of the ionospheric elongation to be counts for the first signal;
for each satellite of said set of satellites, modeling the first ambiguity widelane by N w = ~ 'w ¨ d + μ sat ¨ μ rec where N w denotes the first widelane ambiguity, d denotes a geometric correction term, μ sat denotes the widelane bias associated with the respective satellite, μ rec refers to the widelane bias associated with the receiver, common to all the first ambiguities widelane;
and identify a set of integer values of the first widelane ambiguities which are in accordance with said modeling for all of satellites (14).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'identification desdites valeurs entières (14) est réalisée à l'aide de simples différences, entre satellites, des modélisations des premières ambiguïtés widelane. The method of claim 2, wherein the identification of said integer values (14) is performed using simple differences between satellites, modelizations of the first ambiguities widelane. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel lesdites première et deuxième fréquences sont choisies parmi des fréquences L1, L2, L5 et E6. The method of any one of claims 1 to 5, wherein said first and second frequencies are selected from frequencies L1, L2, L5 and E6. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel chaque satellite dudit ensemble diffuse un troisième signal de radionavigation sur une troisième fréquence distincte des première et deuxième fréquences, dans lequel, pour chaque satellite dudit ensemble, ledit troisième signal est également reçu;
des mesures non différentiées de code et de phase dudit troisième signal reçu sont effectuées pour chaque satellite dudit ensemble, ladite mesure de phase du troisième signal présentant une ambiguïté entière à priori inconnue, de sorte que la combinaison widelane des mesures de phase des premier et troisième signaux présente une deuxième ambiguïté widelane entière à priori inconnue ;
les deuxièmes ambiguïtés widelane sont déterminées de manière cohérente sur l'ensemble de satellites ; et l'action de fixer la position du récepteur se fait aussi à l'aide des mesures de code et de phase des troisièmes signaux ainsi que des deuxièmes ambiguïtés widelane déterminés de manière cohérente sur l'ensemble de satellites.
The method of any one of claims 1 to 4, wherein each satellite of said set broadcasts a third signal of radionavigation on a third frequency distinct from the first and second frequencies, in which, for each satellite of said set, said third signal is also received;
undifferentiated code and phase measurements of said third signal received for each satellite of said set, said measurement of phase of the third signal presenting a complete ambiguity a priori unknown, so that the widelane combination of phase measurements of first and third signals presents a second ambiguity widelane entirely unknown;
the second ambiguities widelane are determined so consistent across all satellites; and the action of fixing the position of the receiver is also done using the measurements of code and phase of the third and second signals ambiguities widelane determined consistently across the entire satellites.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la détermination des deuxièmes ambiguïtés widelane de manière cohérente sur l'ensemble de satellites est effectuée de manière analogue à la détermination des premières ambiguïtés widelane de manière cohérente sur l'ensemble de satellites. The method of claim 5, wherein the determination of second ambiguities widelane consistently across the entire satellites is carried out in a similar way to the determination of first ambiguities widelane consistently over the entire satellites. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, dans lequel ladite troisième fréquence est choisie parmi les fréquences L1, L2, L5 et E6. The method of claim 5 or 6, wherein said third frequency is selected from the frequencies L1, L2, L5 and E6. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel parmi lesdites mesures non différentiées de code au moins une présente un bruit inférieur à 0,5 m, de préférence inférieur à 0,25 m. The method of any one of claims 1 to 7, wherein among said undifferentiated code measures at least one has a noise less than 0.5 m, preferably less than 0.25 m. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel chacune desdites mesures non différentiées de code présente un bruit supérieur à 0,5 m. The method of any one of claims 5 to 7, wherein each of said undifferentiated code measures has a noise greater than 0.5 m. 10. Récepteur Global Navigation Satellite System (GNSS), caractérisé par des moyens pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 10. Receiver Global Navigation Satellite System (GNSS), characterized by means for implementing the method according to any one of the Claims 1 to 9. 11. Récepteur GNSS selon la revendication 10, les moyens pour la mise en oeuvre du procédé comprenant un programme, stocké dans une mémoire du récepteur, configuré de sorte à faire fonctionner le récepteur selon le procédé lorsque le programme est exécuté dans le récepteur. 11. The GNSS receiver according to claim 10, the means for the implementation process of the method comprising a program, stored in a memory the receiver, configured to operate the receiver according to the process when the program is run in the receiver.
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